一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法技术

本发明专利技术公开了一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法,该传感器具有检测温度、振动加速度、振幅、频率数据、定位功能，经过铠装，外观类似沥青混合料集料，耐高温高压，有若干个、按一定间距和沥青混合料一起摊铺，镶嵌在沥青路面结构层内，该传感器可配合北斗卫星、基站、数据处理云平台、显示器(或接收数据指令终端，能自动导航振动压路机施工)。本发明专利技术可解决沥青路面施工时压实度不能实时检测或检测不准确的问题，提高沥青路面压实数据检测的有效性，得出路面整体压实状况；可实时指导优化振动压路机碾压路线，提高施工效率和质量；与无人驾驶振动压路机结合，通过压实数据的实时反馈，指导沥青路面施工时的压实工作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法
本专利技术涉及一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法，属于沥青路面施工领域。
技术介绍
沥青路面压实不足容易引起结构性破坏、裂缝、水损坏等状况，压实度是沥青路面施工质量控制的关键指标之一，因此在施工过程中必须对压实度进行检测和评价。目前施工质量控制过程中常用的压实度检测方法有钻取芯样法、核子密湿度仪法、无核密度仪法等，这些检测方法都不能满足沥青路面现场施工中对压实度进行快速、实时检测的要求，因此有必要研究应用新型的沥青路面压实度质量快速检测设备和方法。沥青路面压实过程中，振动压路机给予沥青路面一定频率和振幅的振动，沥青混合料对钢轮产生反作用力，随着压实作业的进行，沥青路面模量变大、沥青混合料变硬、沥青混合料越来越成为一个整体，对钢轮的反作用力越大，这种反作用可以通过振动加速度传感器进行测量。振动压路机作业时，沥青混合料变硬，沥青路面反馈的振动加速度、模量、频率等参数在不断变化，和沥青路面的压实度有很大的关联性，通过试验研究可以得出振动加速度、模量、频率等参数与压实度的映射关系，这样通过检测振动加速度、模量、频率等参数便可以转化为沥青路面压实度，从而同步指导沥青路面压实作业。随着电子通信技术、集成电路、微型传感器等技术的发展，电子元器件越来越小型化，将多种功能集成到一个小型设备中变的容易实现。可将位置信息、温度、振动加速度、频率、振幅检测及数据存储、接收、发送、储能元件集成到一个元器件里，作为沥青路面施工的压实度相关参数的检测设备。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提出了一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法，包括了多功能传感器的功能设计及其施工安装方式和布置方法。该多功能传感器可与北斗卫星、基站、数据处理云平台、自动导航系统配合，在沥青路面施工时，多功能传感器检测的位置信息、温度、振动加速度、振幅、频率数据经过数据传输和数据处理云平台的数据分析可得出沥青路面压实度云图，进而得出压路机碾压路径，实时指导沥青路面压实作业的进行提高压实效率和质量。技术方案：一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器，该多功能传感器包括组装式铠装外壳，铠装外壳由两个对称合金钢材料外壳组装而成，组装时两个对称合金钢材料外壳之间设置硅橡胶层，组装后铠装外壳内部形成球形空间，球形空间内放置传感器组件，传感器组件包括电路板以及集成在电路板上的储能元件、温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、数据存储器和无线传输装置，储能元件分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器连接，数据存储器分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、无线传输装置连接。进一步：两个对称合金钢材料外壳通过螺栓和螺帽进行组装。进一步：传感器组件采用耐受200℃以上的材料制作。进一步：硅橡胶层的厚度为2-5mm厚。进一步：铠装外壳的最大直径为20-25mm。一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器布置方法，在沥青路面摊铺时，在摊铺机沥青混合料出料口人工放置如权利要求1至5中任一所述的多功能传感器，其中在摊铺机前进方向上按照设定第一间隔放置，在垂直于摊铺机前进的方向上按照设定第二间隔放置，使得多功能传感器作为沥青混合料的一部分呈网状结构镶嵌在沥青路面结构层内部。进一步：在摊铺机前进方向上多功能传感器的间距控制在49.8～50.2m的范围内，在垂直于摊铺机前进方向上多功能传感器的间距控制在4.8～5.2m的范围内。一种沥青路面施工压实度实时检测方法，具体步骤如下：步骤1，采用如权利要求6所述的布置方法布置若干多功能传感器；步骤2，振动压路机在沥青路面上施工时，沥青路面结构层内部的若干个多功能传感器将实时检测到的温度、定位以及由振动压路机产生的振动加速度、频率、振幅数据无线传输至数据处理云平台；步骤3，数据处理云平台将接收到的数据转化为压实度，形成一个沥青路面施工的压实状况云图；步骤4，数据处理云平台将压实状况云图传输至振动压路机，并在振动压路机的显示器上实时显示以实时指导压路机碾压作业路径。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1、本专利技术提供了一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法，可以在不破坏路面的情况下实现沥青路面的压实度检测；2、本专利技术可以实现沥青路面碾压施工中压实度的实时检测，经过数据处理可得出沥青路面压实状况云图，规划压路机碾压施工路线，实时指导压实作业的进行；3、本专利技术多功能传感器，可以作为沥青混合料集料的一部分，一起摊铺到路面结构层，增加了多功能传感器安装的便捷性；多功能传感器位于沥青路面内，能准确检测沥青混合料施工时的温度变化，多功能传感器紧密的与沥青混合料镶嵌在一起，当振动压路机的振动传递到沥青混合料内部时，多功能传感器接收到的振动加速度、频率、振幅和沥青混合料接收到的是一致的，保证了数据的有效性和准确度；多个多功能传感器按一定的间距布置，可以组成沥青路面施工数据检测网络，随着压实工作的进行，路面越来越成为一个整体，根据多个多功能传感器反馈的数据及相互之间的距离，可以转换得出沥青路面压实度云图，便于了解沥青路面压实作业的实际情况，提高压实工作的效率；4、沥青路面摊铺和碾压施工过程中，多功能传感器中的数据可以作为沥青路面施工验收时的依据，也可以为后续沥青路面养护提供参考。附图说明图1为多功能传感器的结构图；图2为合金钢材料外壳的结构图；图3为硅橡胶层的结构示意图；图4为多功能传感器在道路上平面分布位置示意图；图5为数据传输和处理流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术提出了一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器及布置方法，包括了多功能传感器的功能设计和施工安装方式及其布置方法，多功能传感器可与北斗卫星、基站、数据处理云平台、自动导航系统配合，在沥青路面施工时，通过检测位置信息、温度、振动加速度、振幅、频率数据经过数据分析得出沥青路面压实度云图，进而得出压路机碾压路径，实时指导沥青路面压实作业的进行提高压实效率和质量。本专利技术的多功能传感器包括以下功能设计：多功能传感器内设储能元件、温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、数据存储器和无线传输装置，具有温度检测、定位(用于检测其高程和平面位置)、振动加速度、振幅、频率检测、数据存储及无线传输功能；多功能传感器是经过合金钢材料铠装的，外部类似岩石，内部有球形空间(球形空间在表面积一定的情况下，体积最大，能有更大的空间放置元件，且球形受力均匀，可以在一定程度上保护元器件)放置元器件，可耐受200℃以上的高温、高硬度，外部尺寸和大粒径集料基本一致(最大直径在20-25mm范围内)、能作为集料的一部分掺入沥青混合料中，沥青路面施工时，经过摊铺、碾压后能保持正常工作，镶嵌在路面结构层中。如图1至图3所示，该多功能传感器采用组装式铠装结构，由两个对称的合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器，其特征在于：该多功能传感器包括组装式铠装外壳，铠装外壳由两个对称合金钢材料外壳组装而成，组装时两个对称合金钢材料外壳之间设置硅橡胶层，组装后铠装外壳内部形成球形空间，球形空间内放置传感器组件，传感器组件包括电路板以及集成在电路板上的储能元件、温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、数据存储器和无线传输装置，储能元件分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器连接，数据存储器分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、无线传输装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于沥青路面压实度检测的多功能传感器，其特征在于：该多功能传感器包括组装式铠装外壳，铠装外壳由两个对称合金钢材料外壳组装而成，组装时两个对称合金钢材料外壳之间设置硅橡胶层，组装后铠装外壳内部形成球形空间，球形空间内放置传感器组件，传感器组件包括电路板以及集成在电路板上的储能元件、温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、数据存储器和无线传输装置，储能元件分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器连接，数据存储器分别与温度传感器、定位传感器、振动加速度传感器、无线传输装置连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面施工压实度检测的多功能传感器，其特征在于：两个对称合金钢材料外壳通过螺栓和螺帽进行组装。


3.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面施工压实度检测的多功能传感器，其特征在于：传感器组件采用耐受200℃以上的材料制作。


4.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面施工压实度检测的多功能传感器，其特征在于：硅橡胶层的厚度为2-5mm。


5.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面施工压实度检测的多功能传感器，其特征在于：铠装外壳的最大直径为20-25mm。


6.一种用于沥青路面压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昶，王福平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32